(57)【要約】【課題】  トリポード型等速自在継手用玉軸受のラジアル荷重に対する圧壊強度を高めること。【解決手段】  外輪２のボール溝２ｂのエッジ部２ｃ又は内輪４のボール溝４ｂのエッジ部４ｃを凸曲面状又は円錐面状に形成することで、外輪２及び内輪４に作用する引張応力を緩和させる。また、外輪２の内径面２ａ及び内輪４の外径面４ａの面粗さ（Ｒａ）を０．４以下に抑えることで、外輪２及び内輪４の耐破断性を向上させる。さらに、外輪２、内輪４及びボール６を、浸炭材又は軸受鋼で構成し、浸炭窒化処理又は旧オーステナイト結晶粒をＪＩＳ粒度Ｎｏ．１０番以上にする処理を施すことで、外輪２、内輪４及びボール６の強度を向上させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トリポード型等速自在継手の外方継手部材の内周面に軸線方向に形成されたトラック溝に挿入される外輪と、トリポード型等速自在継手のトリポード部材の半径方向に突設された脚軸に外嵌される内輪と、外輪の内径面に形成されたボール溝及び内輪の外径面に形成されたボール溝の相互間に介在させた複数個のボールとを備えたトリポード型等速自在継手用玉軸受において、
外輪及び内輪のうち少なくとも一方のボール溝のエッジ部を、ボール溝中央部とは相違する凸曲面状に形成したことを特徴とするトリポード型等速自在継手用玉軸受。
【請求項２】
トリポード型等速自在継手の外方継手部材の内周面に軸線方向に形成されたトラック溝に挿入される外輪と、トリポード型等速自在継手のトリポード部材の半径方向に突設された脚軸に外嵌される内輪と、外輪の内径面に形成されたボール溝及び内輪の外径面に形成されたボール溝の相互間に介在させた複数個のボールとを備えたトリポード型等速自在継手用玉軸受において、
外輪及び内輪のうち少なくとも一方のボール溝のエッジ部を、ボール溝中央部とは相違する円錐面状に形成したことを特徴とするトリポード型等速自在継手用玉軸受。
【請求項３】
トリポード型等速自在継手の外方継手部材の内周面に軸線方向に形成されたトラック溝に挿入される外輪と、トリポード型等速自在継手のトリポード部材の半径方向に突設された脚軸に外嵌される内輪と、外輪の内径面に形成されたボール溝及び内輪の外径面に形成されたボール溝の相互間に介在させた複数個のボールとを備えたトリポード型等速自在継手用玉軸受において、
外輪の内径面及び／又は内輪の外径面の面粗さ（Ｒａ）が０．４以下であることを特徴とするトリポード型等速自在継手用玉軸受。
【請求項４】
外輪、内輪及びボールが浸炭材で構成された請求項１〜３のいずれかに記載のトリポード型等速自在継手用玉軸受。
【請求項５】
外輪、内輪及びボールが浸炭窒化処理された請求項４に記載のトリポード型等速自在継手用玉軸受。
【請求項６】
外輪、内輪及びボールが軸受鋼で構成された請求項１〜３のいずれかに記載のトリポード型等速自在継手用玉軸受。
【請求項７】
外輪、内輪及びボールが旧オーステナイト結晶粒をＪＩＳ粒度Ｎｏ．１０番以上にする処理を施された請求項４又は６に記載のトリポード型等速自在継手用玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トリポード型等速自在継手に使用される玉軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図８（Ａ）乃至（Ｄ）を参照してトリポード型等速自在継手の一例について説明する。図８（Ａ）において、符号１０は外方継手部材で、内周面に軸線方向に延びる三本のトラック溝１２を形成してある。各トラック溝１２には、一対のローラ案内面１４を外方継手部材１０の周方向に対向するように形成してある。一対のローラ案内面１４は、外方継手部材１０の軸線と平行な凹曲面（部分円筒面）である。符号２０はトリポード部材で、半径方向に三本の脚軸２２を突設してある。各脚軸２２には、玉軸受３０を外嵌してある。
【０００３】
従来、トリポード型等速自在継手に使用される玉軸受３０としては、外方継手部材１０の一対のローラ案内面１４の相互間に回転自在に挿入される外輪３２と、トリポード部材２０の脚軸２２に外嵌される内輪３４との間に、多数個のボール３６を総玉状態（図８（Ｂ）参照）で複列配設したものがある（例えば特許文献１参照）。外輪３２は、二分割構造になっており、入れ溝を設けることなく多数個のボール３６を外輪３２及び内輪３４間に配設することが可能になっている。内輪３４は、図８（Ｂ）に示すように、円環状に形成されており、断面楕円形状に形成された脚軸２２に対して首振り・摺動自在に外嵌してある。外輪３２の内径面３２ａ及び内輪３４の外径面３４ａには、図８（Ｃ）に示すように、それぞれボール溝３２ｂ，３４ｂを形成してある。なお、トリポード型等速自在継手に使用される玉軸受３０としては、複数のボール３６を軸受周方向に所定の間隔を隔てて保持する保持器（図１の符号８参照）を備えたものや、ボール３６を単列で配設したものもある。
【０００４】
上記のトリポード型等速自在継手は、図８（Ｄ）に示すように、外方継手部材１０及びトリポード部材２０間に相対的軸方向変位（作動角θ）を付けた状態でトルクの伝達を可能にしたものである。トリポード型等速自在継手は、自動車や産業機械などにおいて、二軸間の高トルクの伝達に使用されることが多く、また、外方継手部材１０及びトリポード部材２０間における高トルクの伝達が玉軸受３０を介して行なわれるので、当該高トルクの伝達時に玉軸受３０に対して大きなラジアル荷重が負荷される。従来の玉軸受３０は、外輪３２及び内輪３４の間に複列のボール３６を配設することで、ラジアル荷重に対する不可容量を向上させている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２９５８５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、トリポード型等速自在継手に玉軸受３０を適用した場合、高トルクを作用させると、外輪３２の内径面３２ａや内輪３４の外径面３４ａに大きな引張応力が作用し、金属疲労を招いて圧壊することがある。特に、保持器（図１の符号８参照）によってボール３６間に隙間を設けた玉軸受や、ボール３６を単列で配設した玉軸受の場合は、複列のボール３６を配設した玉軸受３０よりも圧壊し易く耐久性が低くなる。
【０００７】
本発明は、斯かる実情に鑑み創案されたものであって、その目的は、トリポード型等速自在継手用玉軸受のラジアル荷重に対する圧壊強度を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するため、トリポード型等速自在継手の外方継手部材の内周面に軸線方向に形成されたトラック溝に挿入される外輪と、トリポード型等速自在継手のトリポード部材の半径方向に突設された脚軸に外嵌される内輪と、外輪の内径面に形成されたボール溝及び内輪の外径面に形成されたボール溝の相互間に介在させた複数個のボールとを備えたトリポード型等速自在継手用玉軸受において、外輪及び内輪のうち少なくとも一方のボール溝のエッジ部を、ボール溝中央部とは相違する凸曲面状又は円錐面状に形成したことを特徴としている。
【０００９】
上記の玉軸受は、外輪及び／又は内輪のボール溝のエッジ部を凸曲面状又は円錐面状に形成することで、ラジアル荷重を負荷した際に外輪及び／又は内輪に作用する引張応力が緩和されるから、疲労強度が向上し、圧壊し難くなる。なお、ボール溝のエッジ部は、単一の凸曲面又は単一の円錐面に限らず、複数の凸曲面や複数の円錐面若しくは凸曲面と円錐面を複合させた形状としてもよい。
【００１０】
また、本発明は、上記目的を達成するため、トリポード型等速自在継手の外方継手部材の内周面に軸線方向に形成されたトラック溝に挿入される外輪と、トリポード型等速自在継手のトリポード部材の半径方向に突設された脚軸に外嵌される内輪と、外輪の内径面に形成されたボール溝及び内輪の外径面に形成されたボール溝の相互間に介在させた複数個のボールとを備えたトリポード型等速自在継手用玉軸受において、外輪の内径面及び／又は内輪の外径面の面粗さ（Ｒａ）が０．４以下であることを特徴としている。
【００１１】
上記の玉軸受は、外輪の内径面及び／又は内輪の外径面の面粗さ（Ｒａ）を０．４以下に抑えることで、ラジアル荷重を負荷した際に外輪及び／又は内輪にかかる引張応力に対する耐破断性が向上するから、圧壊し難くなる。
【００１２】
なお、上記の各玉軸受は、浸炭材又は軸受鋼で構成し、浸炭材からなるものに対しては熱処理に際し、浸炭窒化処理又は旧オーステナイト結晶粒をＪＩＳ粒度Ｎｏ．１０番以上にする処理を施し、また、軸受鋼からなるものに対しては旧オーステナイト結晶粒をＪＩＳ粒度Ｎｏ．１０番以上にする処理を施すことにより、軸受構成要素の疲労強度が向上され、圧壊し難くなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るトリポード型等速自在継手用玉軸受は、上記の如く、外輪及び内輪のうち少なくとも一方のボール溝のエッジ部を凸曲面状又は円錐面状に形成することで、ラジアル荷重を負荷した際に外輪及び／又は内輪に作用する引張応力が緩和されるから、ラジアル荷重に対する圧壊強度を高めることができる。
【００１４】
また、本発明に係るトリポード型等速自在継手用玉軸受は、上記の如く、外輪の内径面及び／又は内輪の外径面の面粗さ（Ｒａ）を０．４以下に抑えることで、ラジアル荷重を負荷した際に外輪及び／又は内輪にかかる引張応力に対する耐破断性が向上するから、ラジアル荷重に対する圧壊強度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１６】
図１（Ａ）（Ｂ）は、本発明に係るトリポード型等速自在継手用玉軸受（以下、玉軸受１と略す。）の一実施形態を示す断面図である。なお、以下の実施形態では、トリポード型等速自在継手を構成する外方継手部材１０及び内方継手部材２０として、従来例と同じものを使用することとし、これらの各部位については従来例と同一符号を付して詳しい説明を省略する。
【００１７】
本実施形態に係る玉軸受１は、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、外方継手部材１０の一対のローラ案内面１４の相互間に回転自在に挿入される外輪２と、トリポード部材２０の脚軸２２に外嵌される内輪４と、外輪２及び内輪４間に一列に配設した複数個（例えば８個）のボール６と、複数個のボール６を軸受周方向に所定の間隔を隔てて保持する保持器８とを主要な構成要素とする深溝玉軸受である。
【００１８】
図２（Ａ）は、図１（Ａ）の要部拡大図である。図２（Ａ）に示すように、この玉軸受１は、外輪２の円筒状内径面２ａに形成したボール溝２ｂと、内輪４の円筒状外径面４ａに形成したボール溝４ｂとの間に、複数個のボール６を単列で配設してある。各ボール溝２ｂ，４ｂは、凹曲面状に形成してある。
【００１９】
一般に、外輪及び内輪は、鍛造工程、旋削工程、熱処理工程及び研削工程を経て成形され、ボールは、型打ち工程、フラッシング工程、熱処理工程、研削工程及びラッピング工程を経て成形される。この実施形態における外輪２、内輪４及びボール６は、軸受鋼又は浸炭材からなっており、熱処理工程において、浸炭処理、浸炭窒化処理又は旧オーステナイト結晶粒をＪＩＳ粒度Ｎｏ．１０番以上にする処理を施すことにより、強度を向上させてある。浸炭処理は、低炭素鋼又は低炭素合金鋼の表面層の炭素含有量を増加させ、低炭素鋼又は低炭素合金鋼の表面層を硬化させる処理である。浸炭窒化処理は、天然ガス、都市ガス、プロパン、ブタンガスなどを変成した浸炭性ガスに、０．５〜１．０％のアンモニア（ＮＨ３）を添加し、８５０℃程度の温度下で行なう処理であり、浸炭材の表面に活性化炭素や活性化窒素を浸透拡散させて浸炭材の表面を硬化させる処理である。旧オーステナイト結晶粒をＪＩＳ粒度Ｎｏ．１０番以上にする処理は、例えば低温で２次焼き入れすることにより、旧オーステナイト結晶粒を平均粒径で５μｍ程度以下の微細な粒径にして材料の疲労強度を向上させる処理である。
【００２０】
また、外輪２の内径面２ａ及び内輪４の外径面４ａは、各々の面粗さ（Ｒａ）が０．４以下になるように加工してある。このように外輪２の内径面２ａ及び内輪４の外径面４ａの面粗さ（Ｒａ）を０．４以下に抑えることで、外輪２及び内輪４は、玉軸受１にラジアル荷重を負荷した際に発生する引張応力に対する耐破断性が向上する。
【００２１】
図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の領域Ａの拡大図である。なお、図２（Ａ）の領域Ｂについては、領域Ａと対称性を有するので、図示及び説明を省略する。外輪２は、円筒面状に形成された内径面２ａとボール溝２ｂの境界であるボール溝２ｂのエッジ部２ｃを凸曲面状に形成してある。外輪２と同様に内輪４も、円筒面状に形成された外径面４ａとボール溝４ｂの境界であるボール溝４ｂのエッジ部４ｃを凸曲面状に形成してある。この実施形態では、外輪２及び内輪４のエッジ部２ｃ，４ｃの断面形状が円弧状になるようにＲ加工してある。このように外輪２及び内輪４のエッジ部２ｃ，４ｃを凸曲面状に形成することで、外輪２及び内輪４は、玉軸受１にラジアル荷重を負荷した際に発生する引張応力が緩和される。なお、図中の破線は、外輪２及び内輪４に対してＲ加工を施す前の輪郭線を示している。
【００２２】
本実施形態に係る玉軸受１は、浸炭処理、浸炭窒化処理又は旧オーステナイト結晶粒をＪＩＳ粒度Ｎｏ．１０番以上にする処理によって外輪２等の表面を硬化させると共に疲労強度を向上させ、尚且つ、外輪２の内径面２ａ及び内輪４の外径面４ａの面粗さ（Ｒａ）を０．４以下に抑えて引張応力に対する耐破断性を向上させると共に、外輪２及び内輪４のエッジ部２ｃ，４ｃを凸曲面状に形成して引張応力の発生を緩和してあるので、ラジアル荷重に対する圧壊強度が高くなっている。
【００２３】
以上、本発明の一実施形態につき説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば図３に示すようにボール溝２ｂ（４ｂ）のエッジ部２ｃ（４ｃ）は、面取り加工により円錐面状に形成しても構わない。このエッジ部２ｃ（４ｃ）は、軸受軸線方向の寸法がＷで、軸受半径方向の寸法がｈ（ｈ＜Ｗ）となるように形成してある。なお、これらＷ及びｈの寸法は適宜変更可能で、ｈ＞Ｗとなるようにしても構わない。
【００２４】
また、上記実施形態では、ボール溝２ｂ（４ｂ）のエッジ部２ｃ（４ｃ）が単一の凸曲面からなる玉軸受１を挙げているが、本発明の概念には、ボール溝２ｂ（４ｂ）のエッジ部２ｃ（４ｃ）が、図４（Ａ）に示すように複数の凸曲面２ｃ１，２ｃ２（４ｃ１，４ｃ２）からなる形状のものや、同図（Ｂ）に示すように複数の円錐面２ｃ１’，２ｃ２’（４ｃ１’，４ｃ２’）からなる形状のもの、同図（Ｃ）に示すように凸曲面２ｃ１（４ｃ１）と円錐面２ｃ２’（４ｃ２’）を複合させた形状のものも含まれる。なお、図４各図では、２個の凸曲面又は円錐面からなるエッジ部２ｃ（４ｃ）を示しているが、エッジ部２ｃ（４ｃ）は、３個以上の凸曲面又は円錐面からなるものであってもよい。
【００２５】
また、上記実施形態では、外輪２及び内輪４のボール溝２ｂ，４ｂが凹曲面状に形成された玉軸受１に本発明を適用しているが、本発明は、図５に示すように、ボール溝２ｂ（４ｂ）の側壁２ｂ１（４ｂ１）が円錐面状に形成された玉軸受、詳しくはボール溝２ｂ（４ｂ）の断面形状を台形状やＶ字形状としたものにも適用可能である。
【００２６】
また、上記実施形態では、複数のボール６を単列で配設した玉軸受１に本発明を適用しているが、本発明は、図６に示すように、複数のボール６を複列で配設した複列玉軸受にも適用可能である。図６の複列玉軸受は、外輪２の外側内径面２ａ１及び内側内径面２ａ２並びに内輪４の外側外径面４ａ１及び内側内径面４ａ２の各々の面粗さ（Ｒａ）が０．４以下になるように研削すると共に、各ボール溝２ｂ，４ｂのエッジ部２ｃ，４ｃを、上記実施形態と同様に、凸曲面状又は円錐面状に形成してある。なお、外輪２の外側内径面２ａ１及び内輪４の外側外径面４ａ１は、ボール６の軸受軸線方向両端側の面で、外輪２の内側内径面２ａ２及び内輪４の内側内径面４ａ２は、ボール列間の面である。
【００２７】
また、上記実施形態では、外輪２の内径面２ａ及び内輪４の外径面４ａを円筒面状に形成した玉軸受１に本発明を適用しているが、本発明は、外輪２の内径面２ａ及び／又は内輪４の外径面４ａを非円筒面状に形成したものにも適用可能である。例えば図７（Ａ）に示すように、ボール溝２ｂ（４ｂ）のエッジ部２ｃ（４ｃ）を凸曲面状に形成すると共に外輪２の内径面２ａ及び内輪４の外径面４ａをエッジ部２ｃ（４ｃ）と連続する凸曲面状に形成することも可能である。特に、ボール溝２ｂ（４ｂ）が凹曲面状に形成されている場合には、ボール溝２ｂ（４ｂ）から外輪２の内径面２ａ（内輪４の外径面４ａ）まで連続するひとつの曲面（例えばサインカーブ曲面）とすることも可能である。同図（Ｂ）は、複列玉軸受の外輪２（内輪４）の各ボール溝２ｂ（４ｂ）と内側内径面２ａ２（内側外径面４ａ２）をサインカーブ曲面としたものを示している。なお、外輪２の内径面２ａ（内輪４の外径面４ａ）は、ボール溝２ｂ（４ｂ）のエッジ部２ｃ（４ｃ）とは、非連続の凸曲面状に形成してあっても構わない。
【００２８】
また、上記実施形態では、外輪２及び内輪４の両方に、浸炭窒化処理及び旧オーステナイト結晶粒をＪＩＳ粒度Ｎｏ．１０番以上にする処理を施してあるが、外輪２又は内輪４の一方にのみ、浸炭処理、浸炭窒化処理又は旧オーステナイト結晶粒をＪＩＳ粒度Ｎｏ．１０番以上にする処理を施してもあっても構わない。同様に、面粗さ（Ｒａ）を０，４以下に抑えたり、エッジ部に面取り加工を施すことも、外輪２又は内輪４の一方のみであっても構わない。特に、外輪及び内輪の一方が他方に比べて圧壊し易い場合には、外輪及び内輪の一方のみに本発明を適用して強化しておくだけで、玉軸受の圧壊強度を向上させるという所期の効果を享受できる。なお、図６に示す複列玉軸受１の場合は、外輪２の外側内径面２ａ１又は内側内径面２ａ２のいずれかのみ、或いは内輪４の外側外径面４ａ１又は内側内径面４ａ２のいずれかのみを面粗さ（Ｒａ）が０．４以下になるように研削しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】（Ａ）図は本発明の一実施形態に係る玉軸受をトリポード型等速自在継手に適用した全体の断面図であって、当該玉軸受の軸線方向の断面図であり、（Ｂ）図は（Ａ）図のＸ−Ｘ線の部分断面図であって、当該玉軸受の軸線直交方向の部分断面図である。
【図２】（Ａ）図は図１（Ａ）に示す玉軸受の要部拡大断面図で、（Ｂ）図は（Ａ）図の領域Ａの拡大図である。
【図３】本発明に係る玉軸受の変形例を示す図である。
【図４】（Ａ）乃至（Ｃ）図は、本発明に係る玉軸受の変形例を示す図である。
【図５】本発明に係る玉軸受の変形例を示す図である。
【図６】本発明に係る玉軸受の変形例を示す図である。
【図７】（Ａ）乃至（Ｄ）図は、本発明に係る玉軸受の変形例を示す図である。
【図８】（Ａ）図乃至（Ｄ）図は従来の玉軸受を示す図であって、（Ａ）図は従来の玉軸受を適用したトリポード型等速自在継手の軸線直交方向の断面図で、（Ｂ）図は従来の玉軸受の軸線直交方向の断面図で、（Ｃ）図は（Ａ）図に示す玉軸受の拡大図で、（Ｄ）図はトリポード型等速自在継手の動作説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１     玉軸受
２     外輪
２ａ   内径面
２ｂ   ボール溝
２ｃ   エッジ部
４     内輪
４ａ   外径面
４ｂ   ボール溝
４ｃ   エッジ部
６     ボール
８     保持器
【図１】
2006083968.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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